ΤΕΛΟΣ 2ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 23 ΜΑΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5) ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Το στοιχείο που περιέχει στη θεμελιώδη κατάσταση τρία ηλεκτρόνια στην 2p υποστιβάδα έχει ατομικό αριθμό: α. 5 β. 7 γ. 9 δ. 15 Μονάδες 5 Α2. Από τα παρακάτω ανιόντα, ισχυρότερη βάση κατά Brönsted-Lowry είναι: α. HCOO β. NO 3 γ. Cl δ. ClO 4 Μονάδες 5 Α3. Από τα παρακάτω διαλύματα, μεγαλύτερη ρυθμιστική ικανότητα έχει: α. CH 3 CO 0,1M CH 3 COONa 0,1M β. CH 3 CO 0,01M CH 3 COONa 0,01M γ. CH 3 CO 0,5M CH 3 COONa 0,5M δ. CH 3 CO 1,0M CH 3 COONa 1,0M Μονάδες 5 Α4. Ο δεσμός μεταξύ του 2 ου και του 3 ου ατόμου άνθρακα στην ένωση HC C CH=CH 2 δημιουργείται με επικάλυψη υβριδικών τροχιακών: α. sp 3 sp 3 β. sp sp 2 γ. sp 2 sp 3 δ. sp 3 sp Μονάδες 5 ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ A5. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιό σας δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασμένη. α. Οι τομείς s και p του περιοδικού πίνακα περιέχουν 2 και 6 ομάδες αντίστοιχα. β. Ο αριθμός τροχιακών σε μία υποστιβάδα, με αζιμουθιακό κβαντικό αριθμό l, δίνεται από τον τύπο: 2l+1. γ. Το ph υδατικού διαλύματος Na συγκέντρωσης 10-8 Μ είναι 6. δ. Κατά την προσθήκη ΗCl στο προπίνιο, προκύπτει ως κύριο προϊόν το 1,2 διχλωροπροπάνιο. ε. Κατά την προσθήκη Na σε αιθανόλη, παρατηρείται έκλυση αερίου. Μονάδες 5 ΘΕΜΑ Β Β1. ίνονται τα άτομα/ιόντα: 12 Mg 2+, 15 P, 19 K, 26 Fe 2+. α. Να γράψετε τις ηλεκτρονιακές δομές τους (κατανομή ηλεκτρονίων σε υποστιβάδες). (μονάδες 4) β. Να γράψετε τον αριθμό των μονήρων ηλεκτρονίων που περιέχει καθένα από τα άτομα/ιόντα: 15P, 19 K, 26 Fe 2+ (μονάδες 3) Μονάδες 7 Β2. Να αιτιολογήσετε τις επόμενες προτάσεις: α. Η 1 η ενέργεια ιοντισμού του 17 Cl είναι μεγαλύτερη από την 1 η ενέργεια ιοντισμού του 16 S. β. Η αντίδραση: HNO 3 + F NO 3 + HF, είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά. γ. Κατά την αραίωση ρυθμιστικού διαλύματος σε σχετικά μικρά όρια, το ph του διατηρείται πρακτικά σταθερό. δ. To ph στο ισοδύναμο σημείο, κατά την ογκομέτρηση διαλύματος NH 3 με πρότυπο διάλυμα HCl, είναι μικρότερο του 7. ΤΕΛΟΣ 2ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΑΡΧΗ 3ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ε. Κατά την προσθήκη HCN σε καρβονυλική ένωση και στη συνέχεια υδρόλυση του προϊόντος, προκύπτει 2 υδροξυοξύ. Μονάδες 10 Β3. Κάθε μία από τις ενώσεις: HCH=O, HCO, CH 3 CH=O και CH 3 CO, περιέχεται αντίστοιχα σε τέσσερις διαφορετικές φιάλες. ΘEΜΑ Γ Πώς θα ταυτοποιήσετε την ένωση που περιέχεται σε κάθε φιάλη, αν διαθέτετε μόνο τα εξής αντιδραστήρια: α. αντιδραστήριο Fehling, β. διάλυμα Ι 2 παρουσία Na, γ. όξινο διάλυμα KMnO 4. Να γράψετε τις παρατηρήσεις στις οποίες στηριχτήκατε για να κάνετε τις παραπάνω ταυτοποιήσεις. Γ1. ίνονται οι παρακάτω χημικές μετατροπές: Μονάδες 8 Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ,, Ε, Ζ, Θ. Μονάδες 14 ΤΕΛΟΣ 3ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΑΡΧΗ 4ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ Γ2. ιαθέτουμε ομογενές μείγμα δύο αλκοολών του τύπου C 3 H 8 O. Το μείγμα χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. i. Το 1 ο μέρος αντιδρά με περίσσεια διαλύματος Ι 2 +Νa και δίνει 78,8 g κίτρινου ιζήματος. ii. Το 2 ο μέρος απαιτεί για την πλήρη οξείδωσή του 3,2L διαλύματος ΚΜnO 4 0,1M παρουσία H 2 SO 4. Να βρεθούν τα mol των συστατικών του αρχικού μείγματος. ίνεται: M r (CHI 3 )= 394 Μονάδες 11 ΘΕΜΑ ιαθέτουμε υδατικά διαλύματα CH 3 COONa 0,1M (διάλυμα A) και NaF 1M (διάλυμα B). 1. Να υπολογιστεί το ph του διαλύματος Α; Μονάδες 4 2. Πόσα ml H 2 O πρέπει να προσθέσουμε σε 10 ml του διαλύματος Α, για να μεταβληθεί το ph του κατά μία μονάδα; Μονάδες 6 3. Πόσα ml διαλύματος ΗCl 0,01M πρέπει να προσθέσουμε σε 10 ml διαλύματος Α, για να προκύψει ρυθμιστικό διάλυμα με ph=5; Μονάδες 6 4. 10 ml του διαλύματος Α αναμειγνύονται με 40 ml του διαλύματος Β και προκύπτουν 50 ml διαλύματος Γ. Να υπολογιστεί το ph του διαλύματος Γ. Μονάδες 9 ίνεται ότι: Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία θ=25 C, =10 5, K a(ηf) =10 4, K w =10 14 K a (CH CO) 3 Τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. ΤΕΛΟΣ 4ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΑΡΧΗ 5ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ Ο ΗΓΙΕΣ (για τους εξεταζομένους) 1. Στο τετράδιο να γράψετε μόνο τα προκαταρκτικά (ημερομηνία, εξεταζόμενο μάθημα). Να μην αντιγράψετε τα θέματα στο τετράδιο. 2. Να γράψετε το ονοματεπώνυμό σας στο πάνω μέρος των φωτοαντιγράφων αμέσως μόλις σας παραδοθούν. εν επιτρέπεται να γράψετε καμιά άλλη σημείωση. Κατά την αποχώρησή σας να παραδώσετε μαζί με το τετράδιο και τα φωτοαντίγραφα. 3. Να απαντήσετε στο τετράδιό σας σε όλα τα θέματα. 4. Να γράψετε τις απαντήσεις σας μόνο με μπλε ή μόνο με μαύρο στυλό. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μολύβι μόνο για σχέδια, διαγράμματα και πίνακες. 5. Να μη χρησιμοποιήσετε χαρτί μιλιμετρέ. 6. Κάθε απάντηση επιστημονικά τεκμηριωμένη είναι αποδεκτή. 7. ιάρκεια εξέτασης: τρεις (3) ώρες μετά τη διανομή των φωτοαντιγράφων. 8. Χρόνος δυνατής αποχώρησης: 10.30 π.μ. ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΤΕΛΟΣ ΜΗΝΥΜΑΤΟΣ ΤΕΛΟΣ 5ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΘΕΜΑ Α ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 23 ΜΑΪΟΥ 2011 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α1. β, Α2. α, Α3. δ, Α4. β, Α5. α. Σ, β. Σ, γ. Λ, δ. Λ, ε. Σ ΘΕΜΑ Β Β1.α. β. Β2.α. 12 15 19 26 Mg : 1s 2s 2p 2+ 2 2 6 P : 1s 2s 2p 3s 3p 2 2 6 2 3 K : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 2 2 6 2 6 1 Fe : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 2+ 2 2 6 2 6 6 2+ 15P :3, 19K :1, 26Fe : 4. 17 16 C l : 1s 2s 2p 3s 3p 2 2 6 2 5 S: 1s 2s 2p 3s 3p 2 2 6 2 4 Πρόκειται για άτοµα στοιχείων της ίδιας περιόδου. Το Cl βρίσκεται δεξιότερα από το S στον περιοδικό πίνακα, άρα έχει µεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο και η έλξη από τον πυρήνα στα ηλεκτρόνια εξωτερικής στιβάδας είναι µεγαλύτερη. Οπότε απαιτείται µεγαλύτερη ενέργεια για την απόσπαση ενός ηλεκτρονίου από την εξωτερική στιβάδα. β. Οι αντιδράσεις οξέων βάσεων, είναι µετατοπισµένες προς το ασθενέστερο οξύ και την ασθενέστερη βάση. Το HNO 3 είναι ισχυρότερο του HF. Λόγω της σχέσης για συζυγή ζεύγη Κα Κb = Kw, το ιόν NO 3 είναι ασθενέστερη βάση από το ιόν F. γ. Μία από τις ιδιότητες των ρυθµιστικών διαλυµάτων είναι να διατηρούν το pη (πρακτικά) σταθερό κατά την αραίωσή τους σε ορισµένα όρια, τέτοια ώστε να ισχύουν οι σχετικές προσεγγίσεις για τον υπολογισµό της [Η 3 Ο + ]. Στα ρυθµιστικά διαλύµατα ισχύει η σχέση 1

C ph pk log C βάσης = α+ καθώς και οξέος οξέος pοh= pkb+ log C βάσης Κατά την αραίωση µεταβάλλονται οι C οξέος και C βάσης το ίδιο ώστε το πηλίκο διατηρείται σταθερό. Επίσης pk α, pk b είναι σταθερά σε καθορισµένη θερµοκρασία οπότε και pη σταθερό και pοη σταθερό. Για αραίωση µε µεγάλη ποσότητα διαλύτη οι παραπάνω τύποι δεν ισχύουν, το διάλυµα δε θεωρείται ρυθµιστικό και το pη του µεταβάλλεται. δ. NH 3 + HCl NH 4 Cl. ε. Στο ισοδύναµο σηµείο, το διάλυµα περιέχει µόνο το άλας NH 4 Cl: NH 4 Cl NH 4 + + Cl. Το ιόν NH 4 + αντιδρά µε το νερό NH 4 + + Η 2 Ο ΝΗ 3 + Η 3 Ο +. R CH + HCN R CH CN O + H 2 3 R CH CN + 2H O R CH CO + NH R R C R + HCN R C CN O R R + H 2 3 R C CN + 2H O R C CO + NH Β3. Fehling I 2 / a KMnO 4 / H + HCHO HCO CH 3 CHO CH 3 CO Σε µέρος της κάθε φιάλης προσθέτω Ι 2 + Νa. Εκεί όπου θα σχηµατιστεί κίτρινο ίζηµα CHI 3 περιέχεται CH 3 CHO. Σε µέρος της κάθε µιας από τις υπόλοιπες τρεις φιάλες προσθέτω 2 C C C βάσης οξέος

αντιδραστήριο Fehling. Εκεί όπου θα σχηµατιστεί καστανέρυθρο ίζηµα Cu 2 O περιέχεται HCHO. Σε µέρος των υπολοίπων δύο φιαλών προσθέτω ΚMnO 4 / H +. Το HCO οξειδώνεται µε KMnO 4 /H + και δίνει CO 2.Αυτό µπορεί να το καταλάβει κάποιος µε την µεταβολή του χρώµατος του διαλύµατος, καθώς και µε την ταυτόχρονη έκλυση CO 2. Εκεί που θα παρατηρήσουµε οποιαδήποτε µεταβολή περιέχεται το HCO. Άρα η τελευταία φιάλη περιέχει το CH 3 CO ΘΕΜΑ Γ Γ1. A: CH B: C O Γ: CH= CH2 : CΗ Ι Ε: CH CΗ CH ΜgI 3 3 ΟH Θ: CH C CH CH CH 3 3 3 CH 3 Z: CH C CH CH OMgI 3 3 3 Γ2. i) C 3 H 8 O Αλκοόλες CH2 CH2 CH Έστω 2x mol και 2y mol αντίστοιχα. Το πρώτο µέρος x mol CH2CH2 και y mol CH Από τις δύο αλκοόλες αντιδρά µε Ι 2 +ΝaΟΗ µόνο η CH CH + 4I2 + 6Na COONa + CHI3 + 5NaI + 5H2O 1 mol 1 mol y mol y mol

Για το CHI 3 : m 78,8 n= = = 0,2 mol. Εποµένως y = 0,2 mol, άρα στο αρχικό µείγµα η Mr 394 ποσότητα ήταν 0,4 mol. Γ2. ii) Στο 2 ο µέρος έχουµε: 0,2 mol CH 5 CH + 2KMnO4 + 3H 2SO4 5 C + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2Ο O 5 mol 2 mol 5φ = 0,4 mol φ = 0,08 mol ΚMnO4 0, 2 mol φ; Συνολική ποσότητα ΚΜnO 4 : n = C V = 0,1 3,2 = 0,32 mol Άρα η ποσότητα της CH 3 CH 2 CH 2 αντιδρά µε: 0,32 0,08 = 0,24 mol ΚΜnO 4 5CH 3 CH 2 CH 2 + 4ΚΜnO 4 + 6H 2 SO 4 5CH 3 CH 2 CO + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O 5 mol 4 mol 4y = 1,2 mol y = 0,3 mol y; 0,24 mol άρα η αρχική ποσότητα της CH 3 CH 2 CH 2 ήταν 0,6 mol. ΘΕΜΑ + 1. COONa COO + Na (Μ) 0,1 0,1 0,1 Το Νa + δεν αντιδρά µε το νερό. (Μ) COO + H2O COO + Ισορροπία 0,1 x x x 14 2 Kw 10 9 x 5 Kb - = = = 10 = x = = 10 M CH 5 3COO Ka 10 0,1 Άρα ph = 9. CO 2. Κατά την αραίωση του διαλύµατος Α λόγω αύξησης του όγκου µειώνεται η [ΟΗ ] άρα έχουµε µείωση στο ph δηλαδή ph = 8 και [ΟΗ ] =10 6 Μ. CH COO + H O CH CO + 3 2 3 (Μ) 6 6 6 C 10 10 10 10 10 Κ 10 C 10 C 6 6 9 3 b = = = Μ 4

Κατά την αραίωση ισχύει: CV = C V CV 0,1 10 V = = = 1000 ml 3 C 10 άρα 1000 10 =990 ml H 2 O. 3. Έστω VL ο όγκος του διαλύµατος HCl n HCl = C V = 10 2 V mol 3 3 n = 0,1 10 10 = 10 mol COONa Για να προκύψει ρυθµιστικό διάλυµα το HCl θα αντιδράσει πλήρως. (mol) CH 3 COONa + HCl CH 3 CO + NaCl αρχ. 10 3 10 2 V αντιδρούν 10 2 V 10 2 V 10 2 V 10 2 V τελικά 10 2 (10 1 V) 10 2 V 10 2 V Το NaCl είναι ουδέτερο άλας και δεν επηρεάζει το ph του διαλύµατος. 2 1 10 (10 V) COONa : Cβ = Μ V τελ 2 10 V CO : Cοξ = Μ Vτελ CH 3 COONa CH 3 COO + Na + (Μ) C β C β C β CH 3 CO + H 2 O CH 3 COO + H 3 O + (M) ισορροπία C οξ φ C β + φ φ φ = 10 5 Μ (αφού ph = 5) C 10 10 (10 V) 10 V Κ = = 10 C = C = 5 2 1 2 β 5 α β οξ Cοξ Vτελ Vτελ 1 0,1 2V = 10 V = = 0,05 L ή 50 ml 2 Μπορεί επίσης, να γίνει χρήση της εξίσωσης Henderson Hasselbalch. 4. Τα συστατικά των διαλυµάτων Α, Β δεν αντιδρούν. 3 3 10ml CH 3 COONa 0,1Μ: n = 10 10 0,1 = 10 mol. 3 3 40ml NaF 1M : n2 = 40 10 1 = 40 10 mol. Στο διάλυµα Γ έχω: 3 10 CH 3 COONa : C1 = = 0,02 M. 3 5 10 5 1

NaF : 3 40 10 C2 = = 0,8M. 3 50 10 + COONa COO + Na (Μ) 0,02 0,02 0,02 + - NaF Na + F (Μ) 0,8 0,8 0,8 Το Νa + δεν αντιδρά µε Η 2 Ο. (Μ) 3 2 3 CH COO + H O CH CO+ Ισορροπία 0,02 w w w (Μ) F + H2O HF+ Ισορροπία 0,8 λ λ λ Λόγω κοινού ιόντος : [ΟΗ - ] = w + λ Μ. w( w + λ) 9 Kb - = = 10 COO 0,02 διαιρούµε κατά µέλη λ( w + λ) 10 Kb = = 10 F 0,8 w(w + λ) 9 0,02 10 0,8 w = = 10 0,8 w = 0, 2 λ λ = 4w. 10 λ(w + λ) 10 0, 02 λ 0,8 w 5w 9 2 11 2 11 12 6 Kb - = = 10 5w = 2 10 w = 0,4 10 = 4 10 w = 2 10 M COO 0,02 Άρα λ 4 2 10 8 10 6 6 = = Μ. Οπότε 210 810 1010 10 ηλαδή ph = 9. 6 6 6 5 ΟΗ = + = = Μ Mία δεύτερη µαθηµατική προσέγγιση για να βρούµε το ph είναι, να προσθέσουµε κατά µέλη τις σχέσεις των δυο K b, δηλαδή: w(w + λ) 9 = 10 0,02 w (w + λ) + λ (w + λ) = 2 10-11 + 8 10-11 w(w + λ) 10 = 10 0,8 (w + λ) (w + λ) = 10-10 (w + λ) 2 = 10-10 (w + λ) = 10-5 5 ΟΗ = 10 ηλαδή ph = 9 6.